Народные ремесла, техническое творчество, УИРС. В 2 ч. Ч. 2

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология и методика преподавания»

Е.Е. Петюшик А.А. Дробыш В.И. Ярмолинский

НАРОДНЫЕ РЕМЕСЛА, ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО, УИРС

Методическое пособие по выполнению лабораторных работ

для студентов специальности 1-02 06 02 «Технология. Дополнительная специальность»

В2 частях

Ча с т ь 2

Ми н с к Б Н Т У

2 0 1 0

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 4. РАБОТА С ГЛИНОЙ ………………………..........................4

Лабораторная работа № 9

Изучение свойств песчано-глинистых смесей при подготовке к ручному формованию

……………………………………………………………………………………4

Лабораторная работа № 10

Сушка и обжиг изделий из смесей на основе глины………………………………………………………………………….18

Лабораторная работа № 11

Декорирование керамики ………………………………………………35

Раздел 5. РАБОТА С МЕТАЛЛОМ …………………………………….55

Лабораторная работа № 12

Определение марок стали в условиях мастерской ………………...55

.

Лабораторная работа № 13

Определение температуры сталей по цветам побежалости и каления …….........................................................................................67

Лабораторная работа № 14 Заточка инструмента ……..................................................................72

Лабораторная работа № 15

Защитно-декоративные покрытия на художественных изделиях из

3

Раздел 4. РАБОТА С ГЛИНОЙ

Лабораторная работа № 9 (4 ч.)

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К РУЧНОМУ ФОРМОВАНИЮ

Цель. Изучить качественный состав глины и глиняных смесей; способы оценки свойств и подготовки глиняной массы для формования керамических изделий; освоить приемы подготовки глиняной массы к ручному формованию.

Оборудование, инструменты, материалы. Весы лаборатор-

ные с разновесками или типа ВЭ-3 ТУ РБ 02071903.010-97, электрическая плитка, эмалированная посуда (ведра, кастрюли), мензурка, нож, мялка деревянная, скалка деревянная, строганные дощечки (весла), доска, покрытая пластиком, образцы глины известной пластичности, образцы глины для исследований, шамот, песок карьерный, песок кварцевый, древесный уголь, эталонный черепок, образцы черепков.

Порядок выполнения работы. Изучить теоретическую часть. Определить пористость образцов черепков. Определить пластичность образцов глины не менее чем двумя способами, сравнить результаты. Исправить глиняные смеси прибавками. Сделать выводы о пригодности смесей к ручному формованию.

Технико-технологические сведения

Пластичность глин использовалась человеком ещё на заре его существования, и едва ли не первыми изделиями из глины стали скульптуры людей и животных, известные ещё в палеолите. К позднему палеолиту некоторые исследователи относят и первые попытки обжига глины. Но широко обжиг глиняных изделий с целью придать им твердость, водоустойчивость и огнестойкость стал применяться только в неолите (около 5 тыс. лет до н.э.). Освоение производства керамики – одно из важнейших достижений первобытного человека в борьбе за существование: варка пищи в глиняных сосудах позволила намного расширить ассортимент съедобных продуктов. Как и другие подобные открытия (например, пользование огнем), керамика не является изобретением какоголибо одного лица или народа. Ее осваивали независимо друг от друга в разных частях земли, когда человеческое общество

4

достигало соответствующего уровня развития. Это не исключало в дальнейшем взаимовлияний, в результате которых лучшие достижения народов и отдельных мастеров становились общим достоянием. Способы обработки глины для получения керамики, как и самого производства изделий, изменялись и совершенствовались в соответствии с развитием производительных сил народов. Распространённость керамики и своеобразие её видов у различных народов в разные эпохи, наличие на керамика орнаментов, клейм, а нередко и надписей делают её важным историческим источником. Керамика играла большую роль в развитии письменности (клинопись), первые образцы которой сохранились на керамических плитках в Двуречье.

Все минералы, имеющие в своем составе полевой шпат, при выветривании дают глину. Полевой шпат состоит из кремнезема, глинозема, оксида калия или оксида натрия. При выветривании полевой шпат разлагается так, что калий или натрий дают растворимые в воде углекислые соли, кремнекислота выделяется в свободном состоянии, а остающийся кремнекислый алюминий или глинозем и представляет собою собственно глину –

гидроалюмосиликаты с общей химической формулой

nА12О3 mSiО2 zН2О.

Глина вместе с кремнеземом в виде не подлежащего дальнейшему выветриванию остатка может остаться на месте образования, и в этом случае она носит название глины «первичной» или «каолина» (А12О3 2SiО2 2Н2О). Однако чаще глину в местах образования размывает и уносит с собою та же вода, которая способствовала выветриванию горной породы. Затем глина, отмученная от всякого рода крупных частиц, снова из воды отлагается и образует залежи глины «вторичной». Часто такая отмученная и осевшая глина снова вымывается водой и уносится на новое место, попутно еще раз отмучиваясь, или загрязняясь теми или другими примесями.

Глины – это слои осадочных горных пород, способных образовывать с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму, а после сушки и обжига становится твердой и прочной. Глиняные частицы имеют малый размер (0,01–10 мкм) и преимущественно пластинчатую форму. Они способны включать воду не только в свою химическую структуру

5

(химически связанная вода), но и удерживать ее вокруг частиц в виде тонких прослоек (физически связанная вода). При увеличении количества более крупных песчаных частиц глины постепенно переходят в пески.

По преобладанию того или иного глинистого минерала выделяют минералогические типы глин: каолинитовые,

монтмориллонитовые, гидрослюдистые и др.

Полевые шпаты бывают различного состава, во время выветривания к глинистому веществу примешиваются другие продукты того же процесса выветривания, поэтому каолины представляют собою продукты, крайне разнообразные, как по характеру глинистого вещества, так и по составу и количеству примесей. Слюда, кварц и неразложившийся полевой шпат – примеси, которые всегда содержатся в каолинах. В глинах вторичных количественное и качественное разнообразие примесей еще больше. Наиболее часто это песок, углекислые соли магния и кальция, окисные соединения железа, серный колчедан, гипс и в особенности растительный перегной и разного рода другие органические остатки.

С технической точки зрения указанное разнообразие в составе глин важно потому, что оно отражается на основных технологических свойствах глины. Сухая глина активно поглощает воду и удерживает ее между своими частицами. Намокшая до известной степени глина перестает через себя пропускать воду и делается водонепроницаемой и в то же время превращается в массу, которая, будучи хорошо перемята и перемешана, обладает

пластичностью – приобретает способность изменять свою форму под воздействием нагрузки и сохранять ее после снятия нагрузки. В непосредственной связи с пластичностью находится и другое свойство глины: связывающая способность, которая заключается в том, что глина с различными порошкообразными, не пластичными телами, вроде песка и т.п., дает однородное тесто, обладающее также пластичностью, хотя и в меньшей степени.

В природе встречаются глины с самыми разнообразными степенями пластичности и связности, причем наиболее пластичные глины всегда способны удержать и большее количество воды, но замачиваются труднее и дольше, чем непластичные.

Различают глины:

6

*пластичные (жирные) – даже в сухом состоянии блестящие

свиду, скользкие на ощупь, в замоченном состоянии при осязании дают впечатление жирного вещества;

*умеренно пластичные (нормальные);

*непластичные (тощие) – в сухом состоянии имеют матовую поверхность, при трении пальцем легко отделяют мелкие землистые пылинки, на ощупь шероховаты.

Важным свойством глины является отношение к высокой температуре или обжиганию: огнеупорность – способность материала не изменяясь (не деформируясь) выдерживать высокие температуры. Показатель огнеупорности – температура, при которой глина переходит в стекловидное видоизменение. Замоченная глина на воздухе теряет воду, становится сухой и твердой, но в то же время хрупкой и легко истираемой в порошок. Изменение содержания воды при нормальной температуре изменяет физические свойства глины, но не затрагивает ее химического состава.

Если замоченную и отформованную глину подвергнуть весьма высокому нагреванию, то глина не только потеряет всю воду, но в ней произойдут и глубокие химические изменения. Обожженная не при слишком высокой температуре глина, не теряет своей пористости и способности впитывать влагу, но окаменевает и теряет способность размываться водою и давать с нею пластическую массу. Чем выше температура обжига, тем твердость полученного черепка выше; для каждой глины можно, наконец, достигнуть такой температуры обжига, при которой она, плавясь и принимая стекловидный вид, совершенно теряет свою пористость и приобретает высокую твердость.

Огнеупорность различна для различных сортов глины и зависит, преимущественно, от наличия тех или иных примесей. Температура плавления глинозема значительно выше, чем кремнезема. Однако смесь их плавится легче, чем наиболее легкоплавкая из частей, т.е. чем кремнезем (кварц, кремень, чистый песок состоят почти исключительно из кремнезема). Прибавляя кремнезем к глине, ее огнеупорность понижают до известного предела. При дальнейшем увеличении содержания кремнезема наблюдается увеличение огнеупорности. Увеличение содержания глинозема всегда сильно поднимает огнеупорность глины. Понижают огнеупорность глины, кроме кремнезема, также и естественные и искусственные примеси:

7

магнезия, закись и окись железа, известь, щелочи и т.д., причем при содержании даже в незначительных количествах (до 1%).

Имеет большое значение и чувствительность к сушке глины. При сушке могут появляться трещины, проявляется усадка, коробление. Для определения способности глины высыхать без разрушения и коробления лепят пласт 100 100 10 мм. Сушку производят под мокрой тряпкой. О пригодности глины для гончарного производства контролируют величину усадки, изменение формы, нарушение сплошности. Целесообразно сравнить величину этих показателей с эталонным образцом, изготовленным из заведомо пригодной глиняной смеси.

Важны также обжиговые свойства глины. Нужно найти два значения температуры: 1) при которой получается прочный и пористый черепок (для первого, утильного обжига) и 2) при которой получается плотный, но еще недеформированный черепок (для второго, глазурного обжига). Эти две температуры в идеале должны отличаться градусов на 200. Если они отличаются на считанные градусы, то глина не пригодна для работы.

Естественная окраска глин разнообразна. Бывает глина цветов чисто белого, серого, голубоватого, сероватого, зеленоватого, всевозможных оттенков желтая, красная, темно-синяя, коричневая и совершенно черная. После обжига цвет этот в зависимости от содержащихся в глине различных подмесей различным образом изменяется.

Все сорта глины, содержащие соединения железа, при обжиге в окислительном пламени приобретают кирпично-красный цвет, тем более темный, чем выше температура обжига. При очень высокой температуре цвет этот приобретает зеленый оттенок, и, наконец, глина может стать черной. Если железистая глина содержит и углекальцевую соль (мел), то она при слабом обжигании делается красной, а при начинающемся спекании становится мясокрасной с оттенками от беловатого до темно-желтого; при полном стекловании и тут, впрочем, получаются оттенки от зеленоватого до черного. Глину различают не по ее натуральному цвету, а по тому, какой она становится после обжига. Например, если натуральная черная глина после обжига становится белой, ее так и называют – белой. Следует помнить, что сухая глина светлее сырой.

По составу, свойствам и практической ценности глины

8

подразделяют на четыре основные группы:

*грубокерамические – железистые глины, распространенные почти повсеместно;

*огнеупорные – каолинитовые, обладающие высокой пластичностью;

*каолины – менее пластичные, чем огнеупорные, глины; после обжига приобретают белый цвет; применяются в производстве фарфора и фаянса;

*монтмориллонитовые – очень пластичные глины, обладающие высокой связующей способностью.

Основными на территории Беларуси являются следующие месторождения глин:

Легкоплавкие глины. Месторождение Гайдуковка (Минская обл.) – крупнейшее месторождение глин в Беларуси (70 млн.т.). Главная сырьевая база минских кирпичных заводов и предприятий местной промышленности. Глины пригодны для изготовления кирпича высоких марок, кровельной черепицы, майолики и др. Содержат до

10% Fе2О3. Весьма пластичны, огнеупорность 1000–1100°С. Месторождение Руржево II расположено вблизи Витебска. Общие запасы – 11500 тыс.м3. Глины пластичны. Огнеупорность 1150–

1180°С. Содержат до 8% Fе2О3, 5–7% СаО, 2–3% МgО.

Разрабатывается и используется Витебским комбинатом стройматериалов.

Тугоплавкие и огнеупорные глины. Городок (Гомельская обл.)

наиболее крупное и хорошо изученное месторождение. Запасы составляют 27 млн.т. По содержанию глинозема глины относятся к кислым и полукислым. Содержание глинистых частиц менее 0,01мм колеблется от 18 до 53%. Огнеупорность глин 1380–1550°С.

Содержание Si02 – 78,1%; Аl2О3 – 14–25%; Fе2О3 – 1–4,6%. Глины используются Речицким заводом канализационных и дренажных труб, а также для изготовления кирпича и черепицы. Месторождение Журавлево (Бресткая обл.). Суммарные запасы глин 10 млн.т. Содержание кремнезема 58,4–88,9%, глинозема 3,5–

26,3; Fе2О3 – 1,19–2,43%. Огнеупорность 1440–1570°С. Исполь-

зуется Горыньским керамическим заводом, выпускающим огнеупорные изделия и облицовочную керамику. Крупных месторождений огнеупорных глин в Беларуси не имеется. Такие глины встречаются вместе с тугоплавкими в единой глинистой

9